碳封存科技

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翻新时间：2013-12-18

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碳封存科技

与垃圾填埋和水调工程一样，碳捕获与封存（CCS）是一种典型的移花接木式的解决方案。目前，该技术正方兴未艾。

事实上，据国际能源机构预测，2050年，CCS技术降低的二氧化碳排放将达到100亿吨。而可再生能源的减排量为110亿吨。

为什么我们要对这项技术表示乐观？道理很简单，技术是现成的。事实证明，这个行业有这个能力。

CCS技术是对现有体系的改良，而非颠覆。也就是说，CCS技术既存在低能效、高成本等缺陷，也有不少反对者。

随着人们对这项技术的兴趣日益浓厚，这一过程本身的细节在争论过程中常常被人们所忽略。然而，人们对于二氧化碳储存的了解是争论得以继续的关键。

对于非地质专业人士而言，他们很难理解储存的概念。二氧化碳到底去哪里了？怎么才能将它封存在那里？如果外泄出来该怎么办？储存的过程是所有CCS项目中风险最高、不确定因素最多的一个环节。

二氧化碳外泄不仅危险，而且还使整个CCS过程功亏一篑。不仅如此，它还浪费了大量的时间和金钱。

那么，碳储存的工作原理是什么呢？关键是，我们要明白，被储存起来的二氧化碳与人们每天呼出的二氧化碳不同。地下数千米深的存储区域的高温高压环境使二氧化碳处于高密度的超临界状态，成为“流体”，从而限制了其上升。

这种二氧化碳被注入到地质学家所说的储集层。我们的脚下是岩石层。

一般而言，它们层层相叠。储集层又称蓄水层，是指水以及石油或者天然气等液体聚集的地层。

储集层的主要特征是岩石中存在大量相互连通的开放孔隙。液体可以从中流过，并储存于空隙中。

被注入其中的二氧化碳“气柱”正是以这种形式存在于储集层内。二氧化碳气柱能够存在于储集层内的主要机理有四。

其中最为主要的因素就是覆盖于储集层上面的具有防渗功能的冠岩。冠岩能够像瓶盖那样将汽水中的碳酸汽封存在瓶中。

所有特性中最为关键的是，冠岩要覆盖住气柱所在的整个区域，其面积可达100平方公里。并且还不能有导致漏气事故发生的通气口。

冠岩与其它独特的地理构造一起构成了封存住二氧化碳的第一道防线。气柱充满整个孔隙后，由于一些通道过于狭窄，二氧化碳很难通过其中。

因此，二氧化碳便被困在孔隙中。然后，由于气体与储集层中的水相互作用，一部分气体会溶解到水中。

一旦气体溶于水后，二氧化碳便失去了所有活性，变得无法自由移动。最终，一部分溶解的物质与岩石发生反应，形成矿物质，二氧化碳被固化在地底下长达数百万年。

有充分的证据证明，不论是在过去、现在、还是将来，这些二氧化碳的封存机理都非常成功。世界各地都有被自然封存在地下长达数百万年的二氧化碳。

同时，现有的国际示范工程也成功地运用了CCS技术。正是出于这一原因，政府间气候变化专门委员会（IPCC）表示，如果方法得当的话，99%的二氧化碳有可能被封存于地下达千年之久。

人类足够利用这段时间找到零排放能源。尽管如此，这一技术还存在许多未知因素。

从地质层面看，没有两处地点的地质条件是完全相同的。因此，与碳捕获技术不同的是，二氧化碳储存技术不存在“放之四海而皆准”的规划方案。

并且，尽管各种工具能够帮助我们大致了解地表下的情况，但它们所提供的仅仅是地下实际状态的概况。储存地点的前期勘察工作不论多么详尽，我们对二氧化碳在地表下的运动及反应进行预测时在很大程度上仍然需要凭借猜测。

然而，经验和数据能够使不确定因素大大降低，这也就是为什么油田有可能成为二氧化碳储存的第一批目标地的原因。因为，人们对于油田的地质条件充分了解，并且有时我们还可以利用二氧化碳将原本无法开采原油储量压出。

如果监管方和项目的操作方合作，共同确保在储存的实施过程中采取高度的防范措施并加强对有效性的关注，那么整个过程的不确定性是可控的。储存的顺利实施关键就在于选择安全的储存地点。

对备选存储点进行分析，确定该地点不仅能够封住二氧化碳，而且还要有足够的地方储存二氧化碳，同时气体在到达该处后还要能够被尽快地注入地下。为了验证这些研究，我们应该利用收集到的数据针对储存点建立模型，借此对二氧化碳可能的状态进行模拟。

然后，再利用各种监控手段对实际情况进行跟踪，并对泄露进行测试。在建模和监控双管齐下的同时，整个过程中还要对可能产生的风险进行评估，并针对泄露制订相应的应对计划。

监管方在授予存储地许可证之前，应对所有的准备

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